文/中国工程院院士、广西大学教授 郑皆连

中国的拱桥建设比例下降

公元605年，采用支架施工法的赵州桥建成，创造了12项世界历史上的土木工程里程碑。

1192年建成的卢沟桥，曾经通行了载重400吨的平板车。

1968年，广西灵山三里江桥建成，它是国内第一座修拱桥不打拱架的桥，耗资6万元，至今整整50年，从来都没有维修过。

晋（城）焦（作）高速公路丹河大桥于2000年建成，全长413米，主跨146米，高81米，宽24.2米，为石拱桥世界之最，集实用性和艺术性于一体，载入吉尼斯世界纪录。 丹河大桥拱架造价4000万元，相当于现在造一个180米钢筋混凝土拱桥的价格。

2015年，沪昆高速铁路北盘江特大桥合龙，主桥跨度445米，创造了世界钢筋混凝土拱桥最大跨度桥梁、中国铁路桥最大跨度桥梁两项纪录。

公元605年建成的赵州桥，至今已有1400多年历史。

1192年建成的卢沟桥，在13世纪就已闻名世界。

1968年建成的广西灵山三里江桥

以上是拱桥在国内的代表工程。拱桥具有合理、耐久、超载、极限、超越五大特点，饱含中国文化，极具工程意义。拱桥的意义不仅在国内，国外亦然。截至目前英国共有8万座铁路桥梁，其中4万座是拱桥，其耐久性平均都超过了130年。2015年，德国修建了一条从爱尔福特至纽伦堡的高速铁路，其中，图林根森林段是混凝土拱桥。这条铁路于2016年通车，总里程107公里，设计时速高达300公里，全线共有10座拱桥，跨径从90米到270米不等，平均每4公里一座拱桥。遗憾的是，近年来，中国拱桥的建设比例逐年下降。

钢管混凝土桥的品质

钢管混凝土拱桥是指钢拱桥拱圈中一部分钢被混凝土代替了，以混代钢部分只有钢价的1/27，拱圈架设重量只有钢拱的1/2，所以架设速度快、风险低、造价低，地基能提供有效抗力时，代替钢拱是必然趋势，在软弱地基建系杆拱桥，也值得比较。笔者在平原地区比较了一下钢管拱桥和钢拱桥的重量和成本。据计算，跨径500米的钢管拱桥比钢拱桥重8000吨，其对地基具有的承载能力是相当的。但是，钢管拱桥在增加了8000吨的重量后，仍然占据经济优势。

合江长江一桥是泸渝高速公路上一座双向四车道钢管混凝土拱桥，于2013年通车，竣工验收优秀，造价2.6亿元，比同期建成的420米跨径的合江长江二桥（PC梁斜拉桥）节省1.1亿元，工厂化率85%，价低质高。在施工现场，仅需完成1.2万吨钢结构安装、管内混凝土及桥道梁顶板混凝土浇注，上部构造施工无需模板。一对吊杆破坏后不落梁，不断交，还可在交通管制下更换吊杆。

英国铁路桥梁拱桥占比及使用年限

2013年建成的合江长江一桥

藏木雅鲁藏布江桥

合江公路桥是合江县城的一座六车道钢管混凝土拱桥，造价3.1亿元。该桥为飞燕式系杆拱桥，经比较仍然比钢拱桥、斜拉桥、悬索桥造价低，但比钢拱桥重20%。此桥的建成说明钢管混凝土系杆拱桥在地基不好的地区仍有竞争力。

藏木雅鲁藏布江桥是拉林铁路上一座双线铁路钢管混凝土拱桥，跨径世界第一，造价5.07亿元，目前已合龙拱桁，预计2019年通车。该桥采用耐候钢，弦管直径160厘米至180厘米，一根管内混凝土为1100立方米，9级抗震。这座桥的杆单元轻，适合山区运输。该桥建成后，川藏铁路将会大量采用同类桥型。

广西平南三桥

广西平南三桥一座双向六车道城市钢管混凝土拱桥，跨径575米，造价5.73亿元。较悬索桥、斜拉桥的建安费分别低9000万元、3000万元。该桥北台覆盖层32米，基础置于卵石层上，于2018年5月开工。目前，直径60米的地连墙及地基卵石层注浆已完工，预计2019年12月安装拱桁50%。该桥还将为明年在南宁召开的，由中国工程院、世界桥梁与结构工程学会等组织的世界拱桥大会献礼。

钢管混凝土拱桥自身的特质，决定了它的高品质不是其他桥能够代替的。

钢管混凝土桥的风险

2010年，结合合江一桥的设计、建设，交通运输部组织制作了全行业第一个桥梁风险评估表，其中列举了21项“风险事件”，划分了四个“风险等级”。比如，焊接缺陷严重就属于四级风险，风险等级最高。

安装也存在风险。在谈安装之前，先谈一下设计。设计是一项工程的基础，没有好的设计绝对没有好的施工。享有“世界第一跨”拱桥之称的荔玉高速公路平南三桥，在前期发现其施工费约占结构费的20%至30%，如何降低施工费成为提升竞争力的关键问题。于是，平南三桥在设计环节实现了六大创新。

全国交通系统第一座开展风险评估的桥——合江长江一桥评估表

组图：平南三桥首次研发的组合式主拱横撑和内横隔的新型构造

首次研发了基于悬拼单元的新型主拱结构，单元重量减轻33%，高空接头焊接量减少33%，降低涂装损伤，一天就可以安装一段，施工速度提升了两三倍，降低了整体的风险和费用。

首次研发了组合式主拱横撑和内横隔的新型构造，横撑与主拱连接处的振动应力峰值降低20%，减少材料用量23%，减少现场焊接接头58%。

首次提出真空辅助灌注技术。大型钢管混凝土结构管内，混凝土真空辅助灌注方法及灌注系统获得了中国专利优秀奖；发布国家级工法——真空辅助法灌注拱肋钢管混凝土施工工法等。

平南三桥的团队还研发了新型自密实、无收缩混凝土材料，在应用中实现了混凝土长时间连续灌注密实和管内混凝土长龄期无收缩。

动态聚羧酸水泥分散剂的制备方法及其应用获得了中国专利优秀奖。

还首次提出了“过程最优、结果可控”的斜拉扣挂一次张拉线形控制方法，实现了安装过程不调索、成拱后一次张拉。同时，研发了智能纠偏技术和装备。

有关吊装环节的风险控制也取得了一些实质性进展。在建设川藏铁路拉萨至林芝段LLZQ-4标段藏木雅鲁藏布江双线特大桥的过程中，使用了北斗智能控制技术，将塔尖的吊装误差控制在2厘米以内。由于藏木桥桥址两岸地形受限，缆索吊机采用不对称、不等边跨、不等高塔架、同一侧塔架使用高低腿的布置形式。缆索吊机布置跨度为165米+610米+89米，设计跨度610米，设计控制垂度为L/12，设计额定起重量为250吨，采用2组125吨缆索吊进行抬吊，每组缆吊有两个吊钩，每个吊钩设计为100吨。

关于拱桥的几点思考

钢管混凝土拱桥必然代替钢拱桥，通过真空和收缩混凝土，主动控制降低风险，造价低、用钢量少、耐久性高、钢度大。现在，钢管混凝土拱桥的跨径已经实现575米，接下来的研究目标是达到700米，预计实现的时间不超过5年，实现以后，拱桥的造价将降低几个亿。

通过创新，钢管混凝土拱桥的风险是可控的。广西路桥工程集团修了70多座这样的桥，无一失误。所以，拱桥是收益极为合理的桥，应该多修这样桥。贵州、四川、西藏等山区更应该大量修建拱桥。

拱桥设计施工比较费力，所以，建议修改设计收费标准，设计是按建安费的比例来安排的，选择拱桥将整个造价降下来，但设计费却降低了，显然是不合理的。